CN111093908B - 冗余的相异的碰撞监控 - Google Patents

Abstract

机器的控制装置(4)通过驱控机器的驱动器(5)来移动机器的可移动元件(1至3、6至8、10)。为了在可移动元件彼此碰撞或与位置固定地布置的元件(16)碰撞方面监控可移动元件(1至3、6至8、10)的移动运动，多个监控装置(17、18)相互独立地基于相应的计算机程序(11、14)的执行来检查，机器的一个可移动元件(1至3、6至8、10)是否即将与机器的其它可移动元件(1至3、6至8、10)或者工作空间(15)内的位置固定地布置的元件(16)碰撞。根据监控装置(17、18)是否识别到碰撞危险，监控装置相互独立地以校正的方式干涉驱动器(5)的驱控或者不干涉驱动器的驱控，或者相互独立地输出警报消息或者不输出警报消息。这两个计算机程序(11、14)设计为相异的。

Description

冗余的相异的碰撞监控

技术领域

本发明涉及一种用于机器的可移动元件的移动运动的监控方法，其中，机器的控制装置通过驱控机器的驱动器移动可移动元件，

-其中，第一监控装置

--检查，机器的一个可移动元件是否即将与机器的其它可移动元件或位置固定地布置的元件碰撞，以及

--根据第一监控装置是否识别到碰撞危险，第一监控装置以校正的方式干涉驱动器的驱控或者不干涉驱动器的驱控，或者，第一监控装置向第一监控装置的操作者输出警报消息或不输出警报消息，

-其中，第二监控装置

--同样检查，机器的一个可移动元件是否即将与机器的其它可移动元件或者位置固定地布置的元件碰撞，以及

--根据第二监控装置是否识别到碰撞危险，独立于第一监控装置，第二监控装置同样以校正的方式干涉驱动器的驱控或者不干涉驱动器的驱控，或者，第二监控装置向第二监控装置的操作者输出警报消息或者不输出警报消息，

-其中，第一监控装置基于第一计算机程序的执行而实施其所提及的功能，第二监控装置基于第二计算机程序的执行而实施其所提及的功能，并且

-第一和第二计算机程序设计为相异的，

-其中，第一监控装置与第二监控装置是彼此不同的装置。

本发明还涉及一种监控装置组，其由第一监控装置和第二监控装置组成，其中，第一监控装置以第一计算机程序来编程，第二监控装置以与第一计算机程序相异的第二计算机程序来编程，使得第一和第二监控装置在运行时共同执行这种监控方法。

背景技术

本发明意义上的机器例如是机床、生产机器和机器人。

机床是以下机器，借助该机器通过机床的可位置受控地移动的元件将工具相对于工件以限定的方式至少定位并且也经常还定向工具。通常进行改变轮廓的加工，特别是轮廓去除式加工，例如切削加工。特别地，工具例如能够是钻头或是铣刀。机床对工件的加工能够被多个时间段中断，在中断的这些时间段期间，工具不与工件接触。例如，这种时间段是工具相对于工件的重新定位和用于工具更换的移动。其它的移动运动也是可能的，例如手动控制的移动运动。在机床中，工具相对于工件的移动通过位置受控的轴来实现。一般存在至少三个位置受控的轴。但是也已知具有大于或小于三个位置受控的轴的机床。

生产机器是其它机器，该机器例如仅仅导致工件从一个位置到另一位置的转移。机器人是广泛使用的机器。

机器的可移动元件特别在机器的工作空间中移动。此时存在碰撞危险。碰撞例如可能发生在机器的可移动元件之间。也可能是可移动元件与位置固定的元件碰撞。例如在机床中可能出现工具或工具架与工件或工件架之间的碰撞。也可能发生与其它装置，例如测量装置的碰撞。这些元件(可能还包括工件)一般而言能够被视为机器的元件。在发生碰撞的情况下能够造成严重损坏，这本身就会导致高昂的成本。此外，机器在这种维修期间必须停止运行，从而还出现额外的停机时间。因此，碰撞保护有重要意义。

在现有技术中，已知有用于避免碰撞的不同措施。无论如何，这些措施的工作都与机器的实际运行紧密相关。这些方法中的很多都是基于模型的。在这类方法中，各个主体(特别是机器的可移动元件和位置固定的元件)被建模并根据驱动器的相应驱控在虚拟图像中被定位。在位置受控的驱动器的情况下，一些模型利用过去的位置值工作。在这种情况下，也就是利用过去的位置值工作时，模型能够利用驱动器的刚刚过去的额定驱控的位置值或者利用刚刚过去的实际驱控的位置值工作。在其它模型中，利用未来的位置值工作。在这种情况下，模型能够利用驱动器的立即到来的额定驱控的位置值工作。在其它方法中，连续地通过不同类型的传感器检测并确定机器的不同元件的实际彼此间距。这些方法在不使用模型的情况下工作。无论如何，当达到或低于机器的不同元件之间的最小间距时，则识别到碰撞危险。

已知的监控方法通常已经能很好地工作。但是，它们并不是没有错误。可能的错误原因例如是在所使用的避免碰撞算法中存在漏洞(“在确定算法时的思维错误”)。另一可能的错误原因是在实现所使用的算法时的编程错误(“想对了，但是做错了”)。其它的错误也是可能的，例如，通过机器制造商错误地参数化机器模型，或者通过机器的操作者错误地设定装配(例如在机床情况下的工件装配和/或工具装配)。在少数特殊情况下也能是硬件发生故障。

在现有技术中已知的是，在工作准备中提前实施基于机器模型的机器运行模拟。然而，当机器的装配与模拟中场景不能准确协调时，例如因为使用了另一工具，那么尽管模拟没有错误，在机器真正运行时也能发生碰撞。在现有技术中还已知的是，可移动元件的移动运动在调试过程中手动以慢速实施。在这种情况下，至少需要很长时间。此外，因为粗心或差的能见度仍然能发生碰撞。

在现有技术中还已知的是，将机器的元件建模，并且并行于机器的可移动元件的真实移动运动，鉴于碰撞而前瞻地检查机器的可移动元件的已建模的移动运动。这种措施通常在机器的控制装置内执行。它“依赖”存储在控制装置中的模型的精确度和完整性。就机器制造商所使用的建模而言，这种建模大多是很好的。然而，使用者也经常必须对附加元件建模，并且保持附加元件在模型内随时是最新状态。例如，在机床中，这种元件是工具保持装置、工具、工件、工件保持装置、测量装置等等。在设定这种元件时经常出现错误。

发明内容

本发明的目的是，提供一种可行性，借助该可行性能够几乎可靠地避免碰撞。

EP 1 367 314 A2披露了一种前文所述类型的监控方法。

由WO2012/080 130 A1披露了一种用于机器的可移动元件的移动运动的监控方法，其中，机器的控制装置通过驱控机器的驱动器来移动可移动元件，其中，第一监控装置检查，机器的一个可移动元件是否即将与机器的其他可移动元件或者位置固定地布置的元件碰撞，并且根据其是否识别到碰撞危险，第一监控装置以校正的方式干涉驱动器的驱动或者不干涉驱动器的驱动，或者其向第一监控装置的操作者输出警报消息或不输出警报消息。同样的措施也由第二监控装置执行。

DE 10 2010 002 250 A披露了，在实施机器人运动的范畴中，冗余且相异地检测机器人元件的位置。将检测到的位置与意外出现的要素(例如出现在机器人工作区域内的人)的位置进行比较。不仅机器人元件的位置而且意外出现的要素的位置都可以被相异且冗余地检测。

DE 10 2007 059 481 A1披露了，监控机器人元件的实际位置和额定位置是否遵守最大跟随间距。实际位置和额定位置按照不同的坐标系定义。将实际位置或额定位置转换到相应的其他位置的坐标系中。为了检查坐标转换的正确性，能够进行相异的坐标转换。

该目的通过一种根据本发明的监控方法来实现。

根据本发明，前文所述类型的监控方法通过以下方式设计：第一监控装置与第二监控装置构造为相异的，并且第一监控装置或者第二监控装置与机器的控制装置相同，而与机器的控制装置不同的监控装置被设计为与机器的控制装置以数据技术连接的工业计算机。

基于计算机程序的相异设计(即，彼此不同的程序代码)，以接近于肯定的概率保证了，在执行这两个计算机程序之一时出现的各个错误功能和由此导致的对即将发生的碰撞的未识别，在执行这两个计算机程序中另一个时不会出现。由此保证了，至少该另一个计算机程序及时识别碰撞，并且因此能够采取避免碰撞的措施或输出相应的警报消息。

这两个计算机程序例如可以由不同的程序员(或程序员组)开发。也可行的是，计算机程序在其随后运行时被分开参数化。也可行的是，参数以不同的方式和方法被提供给计算机程序。在识别到碰撞或碰撞危险时也能够有不同的反应。

另一监控装置是与机器的控制装置以数据技术连接的工业计算机。

可行的是，第一监控装置基于机器的第一模型检查，机器的一个可移动元件是否即将与机器的其它可移动元件或者位置固定地布置的元件碰撞。在这种情况下，第一监控装置根据机器的第一模型结合机器的可移动元件的刚刚过去的或立即到来的额定移动运动、或者机器的可移动元件的刚刚过去的实际移动运动来检查是否即将发生这种碰撞。相同的措施原则上也可以用于第二监控装置。因此可行的是，第二监控装置根据机器的第二模型结合机器的可移动元件的刚刚过去的或者立即到来的额定移动运动、或者机器的可移动元件的刚刚过去的实际移动运动来检查是否即将发生这种碰撞。这两个模型都可以借助相应的模型参数被参数化。然而，为了优化相异性，在这种情况下优选提出，独立于第一模型参数为第一模型的设定，为第二模型设定第二模型参数。

可行的是，自动地从第一参数源为第一或者第二模型设定第一或者第二模型参数。“自动地”在这里意味着，虽然人为指定第一参数源，但是随该指定利用一次操作规定大量的第一或者第二模型参数。在这种情况下能够提出，在将第一或第二模型参数设定给第一或者第二模型之后，阻止从第一参数源将第二或第一模型参数设定给第二或者第一模型。由此保证了，避免从相同的第一参数源进行双重自动设定。虽然原则上可以实现第一模型参数以及第二模型参数的自动设定，但是不来自于相同的第一参数源。

使用第一和第二模型参数的参数化由机器制造商完成。这种参数的实例在机床中特别是机床的各个元件，特别是位置受控的轴的可移动元件以及它们彼此的联接(“机床的运动学特性”)以及机床的一部分位置固定的元件。第一和第二模型参数不能随后被机床的使用者改变。

机床的使用者也必须能够在一定程度上对模型进行参数化。在机床的情况下，这类参数的实例是用于保持工件的夹持装置的几何形状、工件本身、事后布置在工作空间中的测量装置、使用哪个工具、是否使用工具延长装置或工具架，以及如果适用则使用哪种工具延长装置或工具架等等。机器使用者进行的这种参数化能够由以下方式实现，第一模型除了第一模型参数以外还可以借助第一装配参数来参数化，并且第二模型除了第二模型参数以外还可以借助第二装配参数来参数化。然而优选地，与第一和第二模型参数类似地，为了优化相异性而提出，独立于第一装配参数为第一模型的设定，为第二模型设定第二装配参数。

与第一和第二模型参数类似可行的是，自动地从第二参数源为第一或者第二模型设定第一或者第二装配参数。“自动地”在这里意味着，虽然人为指定第二参数源，但是随该指定利用一次操作规定大量的第一或者第二装配参数。在这种情况下能够提出，在将第一或者第二装配参数设定给第一或者第二模型之后，阻止从第二参数源将第二或者第一装配参数设定给第二或者第一模型。由此保证了，避免从相同的第二参数源进行双重自动设定。虽然原则上可以实现第一装配参数以及第二装配参数的自动设定，但是不来自于相同的第二参数源。

如上所述，通过两个监控装置实现的监控能够是基于模型的。但这并不是强制必要的。特别地，可替代也可行的是，两个监控装置之一基于模型工作，另一个监控装置根据传感器检测到的信号在不使用机器模型的情况下确定机器的可移动元件与位置固定的元件的相互间距，并且当可移动元件与位置固定元件的相互间距达到或低于最小间距时，识别出碰撞危险。也可行的是，两个监控装置都根据传感器所检测的信号在不使用机器模型的情况下进行它们的检查。

可行的是，在检查是否面临碰撞危险的范畴内，第一和第二监控装置只评估由第一和第二监控装置得到的或检测到的机器元件的相互间距。可替代且可行的是，在这种检查的范畴内，第一和/或第二监控装置考虑机器元件的移动速度和/或机器元件的相互间距减小的速度。

可行的是，为了以校正的方式干涉驱动器的驱控，第一和第二监控装置驱控相同的元件，例如将两个相应的信号传输到机器的控制装置处。可替代且可行的是，第一和第二监控装置为了该目的而驱控机器的控制装置与移动可移动元件的电机之间的信号链的彼此不同的元件。尤其可行的是，两个监控装置之一为了该目的将第一校正信号传输到机器的控制装置处，另一监控装置将第二校正信号传输到机器的布置在控制装置下游但布置在电机上游的驱动器控制器处。

该目的还通过一种根据本发明的监控装置组来实现，该监控装置组由第一和第二监控装置组成。根据本发明，第一和第二监控装置是彼此不同的装置并且设计为相异的。此外，第一监控装置或者第二监控装置与机器的控制装置相同。

附图说明

结合下面参考附图详细阐述的实施例说明，本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现它们的方式和方法更清楚易懂。在此以示意图示出：

图1示出了包括附属部件的机床，

图2示出了流程图，

图3示出了模型，

图4示出了流程图，

图5示出了模型，

图6示出了流程图，

图7示出了流程图，

图8示出了流程图，并且

图9示出了信号链。

具体实施方式

下面结合机床阐述本发明。但是本发明不局限于机床。更确切地说，本发明能够普遍应用在通过驱动器移动元件的机器中。这种机器的实例是机器人、生产机器等等。下面还结合利用位置受控的驱动器实现的机床元件的移动运动来阐述本发明。但本发明不局限于通过位置受控的驱动器实现的元件移动运动。即使下面总是结合机床和位置受控的驱动器阐述本发明，但实施方式也适用于其它机器并适用于无位置控制的驱动器。

在机床中，通常应借助工具1加工工件2。为此目的，工件2被夹紧在工件保持装置3中。然后，控制装置4控制机床的多个位置受控的驱动器5，使得工具1相对于工件2沿着预设轨迹移动。因此，工具1沿着轨迹被至少平移地定位。在许多情况下，工具1也还被旋转定向。此外，只要需要，控制装置4还相应地驱控工具1，使得工具进行所需的加工。工具1例如通常是旋转的工具，例如铣刀或者钻头。为了旋转工具1而存在另一驱动器，该驱动器同样由控制装置4驱控。可行的是，驱动器不被控制位置，而是只被控制转速或者说以转速受控的方式运行。但是，位置受控的运行也是可行的。该驱动器在本发明的范畴内具有次要意义，因此未在图1(和其它图中)示出。其它的移动运动也是可行的，例如手动控制的移动运动或者移动运动虽然自动执行，但它们与工具1对工件2的加工不对应。

位置受控的驱动器5能够根据需要作用于机床的可移动元件上。例如能够使得其上布置有工件保持装置3的工件台6旋转。在这种情况下，通过工件台6的移动运动间接使得工件保持装置3和工件2也一起移动。可替代或附加地，支架7也能够移动，其中，工具1固定在最后的支架7处。在这种情况下，通过支架7的移动运动间接也使得工具1和未示出的工具保持装置一起移动。纯粹示例性地存在三个支架7，其中，同样纯粹示例性地，底部元件8能够围绕垂直线9旋转，在底部元件处固定有相邻的支架7，支架7分别能够在铰接部10中偏转，并且此外，中间的支架7其长度是可调整的。然而，这种配置纯粹是示例性的，仅是为了能够清楚地阐述本发明而选择的。

控制装置4通常是可软件编程的。它们原则上的作用方式通过系统程序11来确定。系统程序11的执行还能够使得控制装置4执行子程序12，子程序自身规定并限定了工具1相对于工件2的移动运动(“轨迹”)。控制装置4至少实现数字控制(CNC)的功能性。在一些情况下，控制装置还实现可编程逻辑控制器(SPS或PLC＝programmable logic controller)的功能性。借助可编程逻辑控制器同样能够实现机床可移动元件的移动。然而，与工具1相对于工件2的移动运动相反，这种移动运动不以位置控制的方式实现。

控制装置4与其他计算装置13以数据技术连接，例如与工业计算机连接。工业计算机13以其他计算机程序14来编程。

需要避免出现碰撞，例如中间的支架7与底部元件8、工件保持装置3或机床的其他可移动元件、或者其他位置固定地布置的元件16碰撞。位置固定地布置的元件16能够尤其布置在机床的工作空间15中。通常应该避免存在碰撞危险的物体相互碰撞。这不仅在工具1相对于工件2有移动运动期间适用，而且也在其它时间段期间适用。为此目的，存在(至少)两个监控装置17、18。监控装置17、18能够在具体情况下构造相同，但是它们通常被设计成相异的。例如，两个监控装置17、18之一能够与机床的控制装置4相同，而两个监控装置17、18中的另一个对应于工业计算机13。可替代地，可以实施为其它装置，也就是实施为既区别于控制装置4也区别于工业计算机13的装置。下面，监控装置17被称为第一监控装置，监控装置18被称为第二监控装置。还假设，监控装置17与机床的控制装置4是相同的，而监控装置18设计成工业计算机13。然而，这种分配关系纯粹是示例性的，并且也能够有另外的分配关系。

基于所采用的分配关系，系统程序11对应于第一计算机程序，计算机程序14对应于第二计算机程序。这两个计算机程序11、14包括相应的机器代码19、20，机器代码可以由相应的监控装置17、18直接执行。通过由相应的监控装置17、18执行相应的机器代码19、20，使得相应的监控装置17、18对于可移动元件1-3、6-8、10的移动运动实施相应的子监控方法。由此，监控装置17、18共同对于元件1-3、6-8、10的移动运动实施总的监控方法。下面更加详细地解释两个子监控方法。

图2示出了第一计算机程序11的作用方式(就根据本发明的监控方法涉及的)。根据图2(参见图3的补充)，第一监控装置17在步骤S1中实现机床的模型21。模型21在下面被称为第一模型。第一模型21特别将机床的现有机械元件1-3、6-8及其移动运动建模。被建模的元件1-3、6-8、10例如包括工具1、工具保持装置、工件2、工件保持装置3、工件台6、支架7、底部元件8和铰接部10。另外，根据需要还将机床的其它可移动元件以及位置固定地布置的元件16建模。建模本身对于本领域技术人员来说是普遍已知的和熟悉的。

为了正确建模，通常在步骤S2中为第一监控装置17提供第一模型参数P1a。第一模型参数P1a通常被机床的制造商提供给第一监控装置17。第一模型参数通常不能被机床的使用者或操作者改变。例如，第一模型参数P1a能够存储在第一监控装置17的(图中未示出)存储器中，只有在给出预定的密码后才可以对其进行写访问。借助第一模型参数P1a对机床的由机床制造商为机床配设的元件进行建模。这种组件的实例特别是工件台6、底部元件8、支架7和铰接部10。

在步骤S3中，为第一监控装置17提供第一装配参数P1b。第一装配参数P1b通常由机床的使用者或操作者提供给第一监控装置17。第一装配参数P1b通常可以被机床的使用者或操作者随时改变。借助第一装配参数P1b对机床的由机床使用者或操作者为机床配设的元件进行建模。这种元件的实例通常是工具保持装置、工件保持装置3、工件2、可能的测量装置等等。使用者还可以确定，相应地使用了哪种工具1。

在步骤S4中，第一监控装置17根据设定的第一模型参数P1a和第一装配参数P1b将第一模型21参数化。

在步骤S5中，第一监控装置17接收位置值X1*、X2*、X。在步骤S6中，第一监控装置17根据机床的第一模型21结合接收到的位置值X1*、X2*、X确定被建模的机床元件1-3、6-8、10、16所产生的相互间距。在此，第一监控装置考虑第一模型参数P1a和第一装配参数P1b。在步骤S6的评估中，第一监控装置17在步骤S7中检查，机床的一个元件1-3、6-8、10、16是否即将与机床的其它元件1-3、6-8、10、16碰撞。

是否面临碰撞的检查是本领域技术人员普遍已知的。例如，当元件1-3、6-8、10、16等的相互间距低于预定的最小间距时，则能够识别出碰撞或即将碰撞。在此，对于工具1与工件2的间距来说能够存在例外。特别是，经常要通过工具1对工件2进行材料去除加工。在这种情况下，通常需要工具1与工件2接触。关于工具1与工件2之间的间距，例如能够检查，在哪个位置处可能发生工具1与工件2的接触，在这个位置处是否要通过工具1加工工件2，以及机床的特定运行参数(例如工具1的转速和工具1相对于工件2的进给速度)是否满足预定的技术参数。在这种情况下，尽管工具1与工件发生“碰撞”，也不识别为碰撞，因为确实要进行该加工。但是，正如已经提及的那样，这些例外仅仅适用于工具1与工件2之间的接触。本领域技术人员同样普遍已知，在碰撞检查的范畴内考虑工具1对工件2的加工。本领域技术人员也普遍已知，根据工具1的加工而连续地跟踪和更新在第一模型21内对工件2的描述。

当识别到即将碰撞时，则第一监控装置17转到步骤S8。在步骤S8中，第一监控装置17输出警报消息。例如，警报消息能够被输出给机床的使用者或操作者。在后续步骤S9中，第一监控装置17以校正的方式干涉驱动器5的驱控。后文还会对此进行深入探讨。在相反情况下，第一监控装置17跳过步骤S8和S9。在一些情况下，仅存在步骤S8，在一些情况下仅存在步骤S9。在其他情况下，不仅存在步骤S8而且也存在步骤S9。

在步骤S10中，第一监控装置17检查，是否出现了终止条件。如果没有出现终止条件，第一监控装置17返回到步骤S5。在重新实施步骤S5时，第一监控装置接收下一位置值X1*、X2*、X。在相反情况下，图2的过程要么被终止要么第一监控装置转到步骤S3，在该步骤中，例如因为更换了工具1或工件2，重新设定第一装配参数P1b。

可行的是，步骤S5的位置值X1*、X2*、X是位置实际值X，位置实际值与观察时间点之前，特别是直接在观察时间点之前的特定时间段相关。在这种情况下，步骤S5至S9必须实时地与位置受控驱动器5的实际驱控一起被实施。当识别到碰撞危险时，那么作为反应，必须立即干涉驱动器5的驱控。

可替代且可行的是，步骤S5的位置值X1*、X2*、X是位置额定值X1*，该位置额定值与观察时间点之前，特别是直接在观察时间点之前的特定时间段相关。同样可行的是，步骤S5的位置值X1*、X2*、X是位置额定值X2*，该位置额定值与观察时间点之后，特别是直接在观察时间点之后的特定时间段相关。在这些情况下，步骤S5至S9也能够实时地与位置受控驱动器5的实际驱控一起被实施。如果是这种情况并且识别到碰撞危险，则作为反应，同样必须立即干涉驱动器5的驱控。然而，可替代地，在使用位置额定值X1*、X2*的情况下同样可行的是，步骤S5至S9的实施与位置受控驱动器5的实际驱控在时间上去耦。在这种情况下，输出警报消息作为对识别到碰撞危险的反应就足够了。

独立于第一监控装置17，第二监控装置18同样检查，机床的一个元件1-3、6-8、10、16是否即将与机床的其它元件1-3、6-8、10、16碰撞。根据第二监控装置18是否识别到碰撞危险，第二监控装置18以类似的方式做出反应。特别地，在机床的一个元件1-3、6-8、10、16与机床的其它元件1-3、6-8、10、16即将碰撞的情况下，第二监控装置18能够根据需要输出警报消息和/或以校正的方式干涉驱动器5的驱控。在此，必要时也能够对于工具1对工件2的加工允许“碰撞”。

例如，根据图4和5所示，可行的是，第二监控装置18在步骤S11中实现第二模型22，并且在步骤S12至S14中利用模型参数P2a和装配参数P2b对第二模型参数化，然后在步骤S15至S20中实现与上文结合图2和图3所阐述的过程等同的过程。从功能的角度来看，步骤S11至S20与图2的步骤S1至S10能够是1:1对应的。

可替代且可行的是，第一和/或第二监控装置17、18实施监控方法，下面结合图6更详细地阐述该监控方法。在此，结合第一监控装置17阐述图6的监控方法。然而，可替代且附加地，该监控方法也可以应用在第二监控装置18中。

与图2或4的监控方法相反，图6的监控方法只能在驱控驱动器5期间通过控制装置4实施。在图6的监控方法的范畴内，借助相应的传感器(图1)，例如相机或雷达发送及接收器，检测信号S，该信号示出了机床的元件1-3、6-8、10、16。在步骤S21中，由第一监控装置17在执行关联的计算机程序11的情况下接收信号S。在步骤S22中，第一监控装置17根据传感器检测到的信号S确定机床的元件1-3、6-8、10、16的相互间距。步骤S22中的确定能够在不使用机床模型的情况下实现。在步骤S23中，当元件1-3、6-8、10、16的相互间距达到或低于预设的最小间距时，则第一监控装置17识别到碰撞危险。在此，作为例外，也能够允许通过工具1对工件2进行期望的加工。如果第一监控装置17在步骤S23中识别到碰撞危险，则第一监控装置转到步骤S24，在该步骤中，第一监控装置以校正的方式干涉驱动器5的驱动。步骤S24就内容而言与图2的步骤S9对应。

但是，无论是否借助两个监控装置17、18实现根据图2或图4的监控方法或者根据图6的监控方法，第二计算机程序14都被设计为与第一计算机程序11相异的。这两个计算机程序11、14因此被相互独立地开发，并且因此包含实现不同算法的机器代码19、20。

特别地，当借助第一监控装置17实现根据图2的监控方法并且借助第二监控装置18实现根据图4的监控方法时，不同的设计方案是可行的。

因此，例如可行的是，通过设定第一和第二模型参数P1a、P2a的方式和方法，保证第二模型参数P2a为第二模型22的设定独立于第一模型参数P1a为第一模型21的设定。这在下面结合图7更详细地解释。

根据图7，在步骤S31中将第一模型参数P1a设定给第一模型21。该设定能够手动进行。可替代地，能够从第一参数源23实现该设定。在这种情况下，操作人员仅必须指定第一参数源23自身。相反地，自动地实现通过第一模型21采用第一模型参数P1a。当从第一参数源23实现设定时，则优选地额外存在步骤S32。在步骤S32中，阻止从第一参数源23将第二模型参数P2a设定给第二模型22。随后，在步骤S33中，将第二模型参数P2a设定给第二模型22。在此，也可以手动设定。自动设定也是可行的。然而，该设定不能从第一参数源23实现，因为该设定在步骤32中被禁止。在自动设定的情况下，必须是另一参数源。在图中未示出该另一参数源。

以类似的方式，可行的是，通过设定第一和第二装配参数P1b、P2b的方式和方法，确保第二装配参数P2b为第二模型22的设定独立于第一模型参数P1b为第一模型21的设定。这也在下面结合图7更详细地阐述。

根据图7，在步骤S36中将第一装配参数P1b设定给第一模型21。该设定能够手动实现。可替代地，能够自动地从第二参数源24实现该设定。当从第二参数源24实现该设定时，优选地额外存在步骤S37。在步骤S37中，阻止从第二参数源24将第二装配参数P2b设定给第二模型22。然后，在步骤S38中，将第二装配参数P2b设定给第二模型22。在此，又还可以手动设定。自动的设定也是可行的。然而，不能从第二参数源24实现该设定，因为这在步骤S37中被禁止。因此，在自动设定的情况下必须是另一参数源。在图中未示出该另一参数源。

上文解释了，首先为第一监控装置17设定第一模型参数P1a和/或第一装配参数P1b，然后才为第二监控装置18设定第二模型参数P2a和/或第二装配参数P2b。当然，相反的顺序也是可行的。决定性的仅仅是，第一和第二模型参数P1a、P2a的设定是相互独立实现的，并且如果适用，则在第一参数源被用于模型参数P1a、P2a之一的设定之后，阻止第一参数源23用于随后设定的模型参数P2a、P1a的设定。类似的实施方案适用于第一和第二装配参数P1b、P2b的设定。

可行的是，在步骤S7的检查范畴内，第一监控装置17仅观察机床的不同元件1-3、6-8、10、16被确定的相互间距。可替代地，根据图8所示可行的是，在步骤S7中还考虑机床的元件1-3、6-8、10的移动速度v、和/或机床的元件1-3、6-8、10、16相互间距减小的速度。相同的实施方案也适用于步骤S17和S23。

控制装置4通过预定的信号链来控制位置受控的驱动器5。例如，控制装置4能够根据图9所示向下一级的驱动器控制器25输出位置额定值、转速额定值或者转矩额定值。驱动器控制器25又驱控变流器26，其中，该变流器26本身将电机27经由内部的电流控制器接到电源28上。通过相应地驱动电机27，工具1相对于工件2被定位或一般而言被移动。当这两个监控装置17、18都以校正的方式干涉驱动器5的驱控时，第一和第二监控装置17、18优选根据图9所示驱控该信号链(包括这些信号链的边界)的不同元件4、25、26。例如，这两个监控装置17、18之一能够将第一校正信号KI传输到机床的控制装置4处，而这两个监控装置17、18中的另一个为了相同目的将校正信号K2传输到驱动器控制器25处。

总之，本发明因此涉及以下事实：

机器的控制装置4通过驱控机器的驱动器5来移动机器的可移动元件1-3、6-8、10。为了在可移动元件彼此碰撞或与位置固定地布置的元件16碰撞方面监控可移动元件1-3、6-8、10的移动运动，多个监控装置17、18相互独立地基于相应的计算机程序11、14的执行来检查，机床的一个可移动元件1-3、6-8、10是否即将与机床的其它可移动元件1-3、6-8、10或者与位置固定地布置的元件16碰撞。根据监控装置17、18是否识别到碰撞危险，监控装置相互独立地以校正的方式干涉驱动器5的驱控或者不干涉驱动器的驱控，或者相互独立地输出警报消息或者不输出警报消息。这两个计算机程序11、14设计为相异的。

本发明具有多种优点。特别是通过使用相异的计算机程序11、14接近于肯定的概率及时识别碰撞。甚至可以(而且对于这两个监控装置17、18相互独立地)进行功能性的扩展，在不再能够阻止碰撞的情况下，采取措施来最小化造成的损失。

尽管通过优选实施例在细节上对本发明进行了详尽阐述和说明，但是本发明不局限于公开的实例，并且本领域技术人员能够从中推导出其它的变体方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于机器的可移动元件的移动运动的监控方法，其中，所述机器的控制装置(4)通过驱控所述机器的驱动器(5)来移动所述可移动元件，

-其中，第一监控装置(17)

--检查，所述机器的一个所述可移动元件是否即将与所述机器的其它所述可移动元件或者与位置固定地布置的元件(16)碰撞，以及

--根据所述第一监控装置是否识别到碰撞危险，所述第一监控装置以校正的方式干涉所述驱动器(5)的驱控或不干涉所述驱动器的驱控，或者，所述第一监控装置向所述第一监控装置的操作者输出警报消息或不输出警报消息，

-其中，第二监控装置(18)

--同样检查，所述机器的一个所述可移动元件是否即将与所述机器的其它所述可移动元件或位置固定地布置的元件(16)碰撞，以及

--根据所述第二监控装置是否识别到碰撞危险，独立于所述第一监控装置(17)，所述第二监控装置同样以校正的方式干涉所述驱动器(5)的驱控或不干涉所述驱动器的驱控，或者，所述第二监控装置向所述第二监控装置的操作者输出警报消息或不输出警报消息，

-其中，所述第一监控装置(17)基于第一计算机程序(11)的执行而实施所述第一监控装置的功能，所述第二监控装置(18)基于第二计算机程序(14)的执行而实施所述第二监控装置的上述功能，并且

-其中，所述第一计算机程序与所述第二计算机程序(11、14)设计为相异的，

-其中，所述第一监控装置(17)与所述第二监控装置(18)是彼此不同的装置，

其特征在于，所述第一监控装置(17)与所述第二监控装置(18)构造为相异的，并且所述第一监控装置或者所述第二监控装置(17、18)与所述机器的所述控制装置(4)相同，而与所述机器的所述控制装置(4)不同的监控装置(17、18)被设计为与所述机器的所述控制装置(4)以数据技术连接的工业计算机(13)。

2.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，

-所述第一监控装置(17)根据所述机器的第一模型(21)结合所述机器的所述可移动元件的刚刚过去的或立即到来的额定移动运动(X1*、X2*)或者所述机器的所述可移动元件刚刚过去的实际移动运动(X)检查，所述机器的一个所述可移动元件是否即将与所述机器的其它所述可移动元件或者位置固定地布置的元件(16)碰撞，

-所述第二监控装置(18)根据所述机器的第二模型(22)结合所述机器的所述可移动元件刚刚过去的或立即到来的额定移动运动(X1*、X2*)或者所述机器的所述可移动元件刚刚过去的实际移动运动(X)检查，所述机器的一个所述可移动元件是否即将与所述机器的其它所述可移动元件或者位置固定地布置的元件(16)碰撞，

-所述第一模型(21)能够借助第一模型参数(P1a)被参数化，所述第二模型(22)能够借助第二模型参数(P2a)被参数化，并且

-独立于所述第一模型参数(P1a)为所述第一模型(21)的设定，为所述第二模型(22)设定所述第二模型参数(P2a)。

3.根据权利要求2所述的监控方法，其特征在于，自动地从第一参数源(23)为所述第一模型或者所述第二模型(21、22)设定所述第一模型参数或者所述第二模型参数(P1a、P2a)，并且在将所述第一模型参数或者所述第二模型参数(P1a、P2a)设定给所述第一模型或者所述第二模型(21、22)之后，阻止从所述第一参数源(23)将所述第二模型参数或者所述第一模型参数(P2a、P1a)设定给所述第二模型或者所述第一模型(22、21)。

4.根据权利要求2或3所述的监控方法，其特征在于，

-除了所述第一模型参数(P1a)以外，所述第一模型(21)还能够借助第一装配参数(P1b)被参数化，并且除了所述第二模型参数(P2a)以外，所述第二模型(22)还能够借助第二装配参数(P2b)被参数化，并且

-独立于所述第一装配参数(P1b)为所述第一模型(21)的设定，为所述第二模型(22)设定所述第二装配参数(P2b)。

5.根据权利要求4所述的监控方法，其特征在于，自动地从第二参数源(24)为所述第一模型或者所述第二模型(21、22)设定所述第一装配参数或者所述第二装配参数(P1b、P2b)，并且在将所述第一装配参数或者所述第二装配参数(P1b、P2b)设定给所述第一模型或者所述第二模型(21、22)之后，阻止从所述第二参数源(24)将所述第二装配参数或者所述第一装配参数(P2b、P1b)设定给所述第二模型或者所述第一模型(22、21)。

6.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，

-在不使用机器模型的情况下，所述第一监控装置(17)根据由传感器检测到的信号(S)确定所述机器的所述可移动元件与位置固定的元件的相互间距，并且当所述可移动元件与位置固定的元件的相互间距达到或低于设定的最小间距时，识别到碰撞危险，和/或

-在不使用机器模型的情况下，所述第二监控装置(18)根据由传感器检测到的信号(S)确定所述机器的所述可移动元件和位置固定的元件的相互间距，并且当所述可移动元件与位置固定的元件的相互间距达到或低于设定的最小间距时，识别到碰撞危险。

7.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，在检查是否面临碰撞危险的范畴内，所述第一监控装置和/或所述第二监控装置(17、18)考虑到所述机器的元件的移动速度(v)和/或所述机器的元件的相互间距减小的速度。

8.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，为了以校正的方式干涉所述驱动器(5)的驱控，所述第一监控装置和所述第二监控装置(17、18)驱控在所述机器的所述控制装置(4)与移动所述可移动元件的电机(27)之间的信号链的彼此不同的元件(4、25、26)。

9.根据权利要求8所述的监控方法，其特征在于，为了以校正的方式干涉所述驱动器(5)的驱控，所述第一监控装置或者所述第二监控装置(17、18)将第一校正信号(K1)传输到所述机器的所述控制装置(4)处，并且为了以校正的方式干涉所述驱动器(5)的驱控，所述第二监控装置或者所述第一监控装置(18、17)将第二校正信号(K2)传输到所述机器的设置在所述控制装置(4)下游但设置在所述电机(27)上游的驱动器控制器(25)处。

10.一种监控装置组(17、18)，所述监控装置组由第一监控装置和第二监控装置(17、18)组成，其中，所述第一监控装置(17)以第一计算机程序(11)来编程，并且所述第二监控装置(18)以与所述第一计算机程序(11)相异的第二计算机程序(14)来编程，使得所述第一监控装置和所述第二监控装置(17、18)在运行时共同执行根据权利要求1至9中任一项所述的监控方法，其中，所述第一监控装置(17)与所述第二监控装置(18)是彼此不同的装置，其中，所述第一监控装置(17)与所述第二监控装置(18)构造为相异的，并且所述第一监控装置或者所述第二监控装置(17、18)与所述机器的所述控制装置(4)相同，而与所述机器的所述控制装置(4)不同的监控装置(17、18)被设计为与所述机器的所述控制装置(4)以数据技术连接的工业计算机(13)。

Images